第1章 绪论 1
1.1 什么是GIS？ 1
1.1.1 GIS应用 1
1.1.2 GIS组成 3
1.2 GIS简史 3
1.3 地理参照数据 5
1.3.1 空间数据 5
1.3.2 属性数据 7
1.3.3 空间数据与属性数据的联合 7
1.4 GIS操作 8
1.4.1 空间数据输入 8
1.4.2 属性数据管理 9
1.4.3 数据显示 9
1.4.4 数据探查 9
1.4.5 数据分析 10
1.4.6 GIS模型和建模 11
1.5 本书的结构 11
1.6 概念与实践 12
重要概念和术语 13
复习题 14
应用：绪论 15
挑战性作业 19
第2章 坐标系统 20
2.1 地理坐标系统 21
2.1.1 地球的近似表示 21
2.1.2 大地基准 22
2.2 地图投影 24
2.2.1 地图投影类型 25
2.2.2 地图投影参数 25
2.3 常用地图投影 27
2.3.1 横轴墨卡托投影 27
2.3.2 兰勃特正形圆锥投影 27
2.3.3 阿伯斯等积圆锥投影 28
2.3.4 等距圆锥投影 28
2.4 投影坐标系统 29
2.4.1 通用横轴墨卡托格网系统 29
2.4.2 通用极射坐标系格网系统（UPS） 31
2.4.3 国家平面坐标系统（SPC） 31
2.4.4 公用土地调查系统（PLSS） 32
2.5 在GIS中运用坐标系统 33
2.5.1 投影文件 33
2.5.2 预定义坐标系统 33
2.5.3 即时（on-the-fly）投影 34
重要概念和术语 35
复习题 36
应用：坐标系统 37
挑战性作业 40
第3章 地理关系矢量数据模型 42
3.1 地理关系数据模型 43
3.2 简单要素的表示 43
3.3 拓扑 44
3.3.1 拓扑统一地理编码格式（TIGER） 45
3.3.2 ESRI的Coverage模型 46
3.3.3 Coverage数据结构 46
3.3.4 拓扑的重要性 48
3.4 非拓扑矢量数据 49
3.5 复合要素的数据模型 51
3.5.1 不规则三角网（TIN） 51
3.5.2 分区 51
3.5.3 路径 54
重要概念和术语 55
复习题 56
应用：地理关系矢量数据模型 56
挑战性作业 59
第4章 基于对象的矢量数据模型 60
4.1 基于对象数据模型 60
4.1.1 类 61
4.1.2 类间关系 62
4.2 Geodatabase数据模型 63
4.2.1 空间要素的几何表示 63
4.2.2 数据结构 64
4.3 界面 65
4.4 拓扑规则 67
4.5 Geodatabase数据模型的优点 68
重要概念和术语 69
复习题 69
应用：基于对象的矢量数据模型 70
挑战性作业 72
第5章 栅格数据模型 73
5.1 栅格数据模型要素 74
5.1.1 像元值 74
5.1.2 像元大小 75
5.1.3 栅格波段 75
5.1.4 空间参照 75
5.2 栅格数据类型 76
5.2.1 卫星影像 76
5.2.2 USGS的数字高程模型（DEM） 77
5.2.3 非USGS的数字高程模型 78
5.2.4 全球数字高程模型 79
5.2.5 数字正射影像 79
5.2.6 二值扫描文件 80
5.2.7 数字栅格图（DRG） 80
5.2.8 图形文件 81
5.2.9 特定GIS软件的栅格数据 81
5.3 栅格数据结构 81
5.3.1 逐个像元编码 81
5.3.2 游程编码（RLE） 82
5.3.3 四叉树 82
5.3.4 头文件 83
5.4 数据压缩 84
5.5 数据转换 86
5.6 栅格数据与矢量数据的结合 87
重要概念和术语 88
复习题 89
应用：栅格数据模型 90
挑战性作业 92
第6章 数据输入 93
6.1 现有的地理信息系统数据 93
6.1.1 美国联邦地理数据委员会 94
6.1.2 美国地理空间一站式服务（Geospatial One-Stop） 94
6.1.3 美国地质调查局 94
6.1.4 美国人口普查局 95
6.1.5 美国自然资源保护局 95
6.1.6 美国州域公共数据举例 95
6.1.7 美国区域公共数据举例 96
6.1.8 美国大都市公共数据举例 96
6.1.9 美国县级公共数据举例 96
6.1.10 美国私人公司的GIS数据 96
6.2 元数据 96
6.3 现有数据的转换 97
6.3.1 直接转换 97
6.3.2 中性格式 98
6.4 创建新数据 100
6.4.1 遥感数据 100
6.4.2 野外数据 100
6.4.3 有x、y坐标的文本文件 103
6.4.4 用数字化仪数字化 103
6.4.5 扫描数字化 104
6.4.6 屏幕数字化 107
6.4.7 源地图的重要性 107
重要概念和术语 108
复习题 109
应用：数据输入 110
挑战性作业 113
第7章 几何变换 115
7.1 几何变换 115
7.1.1 地图到地图和图像到地图的变换 115
7.1.2 变换方法 116
7.1.3 仿射变换 117
7.1.4 仿换变换参数的几何解释 118
7.1.5 控制点 118
7.2 均方根（RMS）误差 120
7.3 数字化地图上的均方根误差 121
7.4 像元值重采样 123
7.4.1 重采样方法 123
7.4.2 重采样的其他用途 123
重要概念和术语 125
复习题 125
应用：几何变换 126
挑战性作业 129
第8章 空间数据编辑 131
8.1 定位错误 131
8.1.1 使用二手数据源的定位错误 132
8.1.2 产生数字化错误的原因 132
8.1.3 使用第一手数据源的定位错误 133
8.2 空间数据准确度标准 133
8.3 拓扑错误 134
8.3.1 几何要素的拓扑错误 134
8.3.2 图层之间的拓扑错误 136
8.4 拓扑编辑 137
8.4.1 Coverages的拓扑编辑 138
8.4.2 用地图拓扑编辑 140
8.4.3 用拓扑规则编辑 140
8.5 非拓扑编辑 141
8.5.1 编辑现有要素 141
8.5.2 由现有要素创建新要素 142
8.6 其他编辑操作 142
8.6.1 图幅拼接 143
8.6.2 线的简化和平滑 144
重要概念和术语 145
复习题 146
应用：空间数据编辑 146
挑战性作业 153
第9章 属性数据的输入与管理 154
9.1 GIS中的属性数据 156
9.1.1 属性表的类型 156
9.1.2 数据库管理 157
9.1.3 属性数据的类型 157
9.2 关系数据库模型 158
9.2.1 MUIR：关系数据库一例 159
9.2.2 正规化 160
9.2.3 关系类型 162
9.2.4 合并和关联表格 164
9.3 属性数据输入 165
9.3.1 字段定义 165
9.3.2 数据输入方法 165
9.3.3 属性数据校核 165
9.4 字段与属性数据的处理 166
9.4.1 添加和删除字段 166
9.4.2 属性数据的分类 166
9.4.3 属性数据的计算 167
重要概念和术语 167
复习题 168
应用：属性数据的输入与管理 169
挑战性作业 172
第10章 数据显示与地图编制 173
10.1 地图的符号表示 174
10.1.1 空间要素与地图符号 174
10.1.2 色彩的运用 175
10.1.3 数据的分类 176
10.2 地图的种类 177
10.3 地图的注记 179
10.3.1 字体的变化 179
10.3.2 字体变化的选择 180
10.3.3 文字在地图主体的放置 181
10.4 地图设计 184
10.4.1 排版 184
10.4.2 视觉层次 186
10.5 地图的生产 189
重要概念和术语 191
复习题 193
应用：数据显示和地图编制 193
挑战性作业 199
第11章 数据探查 200
11.1 数据探查 200
11.1.1 描述性统计量 201
11.1.2 图形 201
11.1.3 动态图形 205
11.1.4 数据探查与GIS 206
11.2 属性数据查询 206
11.2.1 SQL（结构查询语言） 207
11.2.2 查询表达式 208
11.2.3 运算类型 209
11.2.4 查询操作举例 210
11.2.5 关系数据库查询 210
11.3 空间数据查询 211
11.3.1 由指针选择要素 211
11.3.2 由图形选择要素 211
11.3.3 空间关系选择要素 212
11.3.4 属性数据查询与空间数据查询的结合 213
11.4 栅格数据查询 213
11.4.1 由像元数值查询 213
11.4.2 用选择要素查询 214
11.5 地理可视化 214
11.5.1 数据分类 214
11.5.2 空间集聚 215
11.5.3 地图比较 216
重要概念和术语 217
复习题 218
应用：数据探查 219
挑战性作业 223
第12章 矢量数据分析 225
12.1 建立缓冲区 225
12.1.1 建立缓冲区中的差别 226
12.1.2 建立缓冲区的应用 227
12.2 地图叠置 228
12.2.1 要素类型和地图叠置 228
12.2.2 地图叠置方法 229
12.2.3 Shapefile的叠置 231
12.2.4 碎屑多边形 231
12.2.5 地图叠置中的误差传递 232
12.2.6 地图叠置的应用 233
12.3 距离量测 234
12.4 模式分析 235
12.4.1 最近邻分析 235
12.4.2 量测空间自相关的莫兰指数 235
12.4.3 量测高／低聚集度的G统计量 237
12.4.4 模式分析的应用 238
12.5 地图操作 239
重要概念和术语 241
复习题 242
应用：矢量数据分析 243
挑战性作业 247
第13章 栅格数据分析 248
13.1 数据分析环境 248
13.2 局部运算 249
13.2.1 单一栅格的局部运算 249
13.2.2 重新分类 250
13.2.3 多个栅格的局部运算 250
13.2.4 局部运算的应用 252
13.3 邻域运算 253
13.3.1 邻域统计值 253
13.3.2 邻域运算的应用 254
13.4 分区运算 255
13.4.1 分区统计量 256
13.4.2 分区运算的应用 257
13.5 自然距离量测运算 257
13.5.1 配置与方向 258
13.5.2 距离量测运算的应用 259
13.6 其他的栅格数据运算 259
13.6.1 栅格数据管理 259
13.6.2 栅格数据提取 260
13.6.3 栅格数据的综合归纳 260
13.7 基于矢量与基于栅格的数据分析的比较 261
13.7.1 地图叠置 261
13.7.2 建立缓冲区 262
重要概念和术语 262
复习题 263
应用：栅格数据分析 263
挑战性作业 266
第14章 地形制图与分析 267
14.1 用于地形制图与分析的数据 267
14.1.1 数字高程模型（DEM） 267
14.1.2 不规则三角网（TIN） 268
14.2 地形制图 270
14.2.1 等高线法 270
14.2.2 垂直剖面法 271
14.2.3 地貌晕渲图 271
14.2.4 分层设色法 273
14.2.5 透视图 273
14.3 坡度和坡向 274
14.3.1 用栅格计算坡度和坡向的算法 276
14.3.2 用TIN计算坡度和坡向的算法 278
14.3.3 影响坡度和坡向量算的因子 279
14.4 表面曲率 280
14.5 栅格与TIN 282
重要概念和术语 283
复习题 284
应用：地形制图和分析 285
挑战性作业 289
第15章 视域分析和流域分析 290
15.1 视域分析 290
15.2 视域分析中的参数 293
15.3 视域分析的应用 295
15.4 流域分析 296
15.4.1 已填洼DEM 296
15.4.2 流向 297
15.4.3 流量累积 297
15.4.4 河网 298
15.4.5 河流链路 299
15.4.6 全流域（Areawide Watersheds） 299
15.4.7 基于点的流域 299
15.5 影响流域分析的因素 301
15.6 流域分析的应用 303
重要概念和术语 303
复习题 304
应用：视域分析和流域分析 304
挑战性作业 308
第16章 空间插值 310
16.1 空间插值的要素 310
16.1.1 控制点 310
16.1.2 空间插值的类型 311
16.2 整体拟合法 312
16.2.1 趋势面模型 312
16.2.2 回归模型 314
16.3 局部拟合法 315
16.3.1 森泰多边形 315
16.3.2 密度估算 316
16.3.3 反距离权重插值 318
16.3.4 薄板样条函数 319
16.4 克里金法 322
16.4.1 半变异图 322
16.4.2 模型 324
16.4.3 普通克里金法 325
16.4.4 泛克里金法 328
16.4.5 其他克里金法 330
16.5 空间插值方法的比较 330
重要概念和术语 332
复习题 333
应用：空间插值 334
挑战性作业 338
第17章 地理编码和动态分段 340
17.1 地理编码 340
17.1.1 地理编码参照数据库 341
17.1.2 地理编码过程 341
17.1.3 地址匹配选项 342
17.1.4 其他类型的地理编码 344
17.2 地理编码的应用 344
17.3 动态分段 345
17.3.1 路径 345
17.3.2 创建路径 346
17.3.3 事件 348
17.3.4 创建事件表 348
17.4 动态分段的应用 350
17.4.1 数据管理 350
17.4.2 数据显示 350
17.4.3 数据查询 350
17.4.4 数据分析 351
重要概念和术语 351
复习题 352
应用：地理编码和动态分段 352
挑战性作业 357
第18章 路径分析和网络应用 358
18.1 路径分析 358
18.1.1 源栅格 358
18.1.2 耗费栅格 359
18.1.3 耗费距离量测 359
18.1.4 生成最小累积耗费路径 360
18.1.5 耗费距离量测的改进 363
18.2 路径分析的应用 364
18.3 网络 364
18.3.1 链路和链路阻抗 365
18.3.2 节点和转弯阻抗 365
18.3.3 单行道或禁行道 365
18.3.4 天桥和地下通道 365
18.4 网络拼接 366
18.4.1 聚集线要素 366
18.4.2 创建拓扑 366
18.4.3 对网络要素赋予属性 367
18.5 网络应用 369
18.5.1 最短路径分析 369
18.5.2 最近设施 370
18.5.3 配置 371
18.5.4 定位-配置 372
18.5.5 城市交通规划模型 374
重要概念和术语 375
复习题 376
应用：路径分析和网络应用 376
挑战性作业 380
第19章 GIS模型与建模 381
19.1 GIS建模的基本元素 381
19.1.1 GIS模型的分类 381
19.1.2 建模过程 382
19.1.3 GIS在建模中的作用 383
19.1.4 GIS与其他建模程序的结合 383
19.2 二值模型 384
19.3 指数模型 386
19.3.1 加权线性综合法 386
19.3.2 其他方法 387
19.3.3 指数模型的应用 389
19.4 回归模型 391
19.4.1 线性回归模型 391
19.4.2 对数回归模型 392
19.5 过程模型 392
19.5.1 土壤侵蚀模型 393
19.5.2 其他过程模型 395
19.5.3 GIS与过程模型 395
重要概念和术语 396
复习题 397
应用：GIS模型与建模 397
挑战性作业 402
参考文献 404